Zynq PS无法读取SD卡（TF卡）异常分析及如何读写SD卡

news2024/11/16 11:25:40

最近我正在进行一个Zynq项目，我使用了Xilinx SDK自带的系统库函数来读取SD卡中的配置信息。然而，一直读取异常。

我进行了一系列的调试和检查，包括确认PS部分的代码正确性以及Xilffs的配置是否正确，但是问题仍然没有解决。最后，只能亲自检查同事开发的PL部分代码，希望能找到问题的原因。

首先，分享一下本项目中导致读取异常的原因。

原因：勾选了“CD”项，这一项是否勾选要结合原理图设计，SD卡插槽上的CD引脚是否正确连接到Zynq芯片的MIO引脚。（如下图）本项目MIO47引脚用作USB功能，并未接到SD的CD引脚上。

原理图：

通过查阅资料，总结了几个需要注意的地方：

1、CD (Card Detect)引脚是用于检测SD卡是否插入，设计时候需要注意：

（1）引脚连接：确保CD MIO47引脚正确连接到SD卡插槽的检测引脚上。

（2）引脚功能配置：在PL或者PS设计中，需要将CD MIO47引脚配置为GPIO输入模式，并设置为上拉电阻或者禁用上拉电阻，以此能够正确读取引脚状态。

（3）软件配置：如果勾选了CD项，在PS驱动程序中，需要根据GPIO来判断SD卡是否插入。

2、WP（Write Protect）引脚是否勾选也十分关键，WP功能是检测和设置SD卡是否处于写保护状态。当WP引脚连接到GPIO引脚，并设置为高电平时，SD卡会被设置为写保护状态，即无法对其进行写入操作。如果需要防止误写入，可以通过设置WP引脚，限制对SD卡的写入权限，防止意外的数据修改或删除。

3、Power引脚是SD卡电源引脚，用于提供电源给SD卡。

PS端驱动程序：

1、创建工程，勾选通用FAT文件系统库，即“xilffs”。

2，将“use_lfn”项改为“true”，默认是“false”。use_lfn是是否支持长文件名（Long File Name，LFN）。长文件名是指文件名超过8个字符（不包括扩展名）的文件名。

当use_lfn设置为true时，文件系统可以存储和读取超过8个字符的文件名，文件名也可以使用空格、特殊字符和中文等非传统字符。

代码如下：

#define SD_DATA_LENGTH			(256)

FATFS SD_Dev; // File System instance
char *SD_Path = "0:/";  //  string pointer to the logical drive number
char FileName[32] = "config.txt"; // name of the log
char WR_Buf[SD_DATA_LENGTH] __attribute__ ((aligned(32))); // Buffer should be word aligned (multiple of 4)
char RD_Buf[SD_DATA_LENGTH] __attribute__ ((aligned(32))); // Buffer should be word aligned (multiple of 4)

#include "ff.h" // 引入FatFs库

int SD_init()
{
    FRESULT result;
    
    // 挂载SD卡设备
    result = f_mount(&SD_Dev, SD_Path, 0);
    if (result != 0) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    return XST_SUCCESS;
}

int SD_read(char *FileName, char *DestinationAddress, unsigned int ByteLength)
{
    FIL file;
    FRESULT result;
    UINT BytesRd;
    
    // 打开文件
    result = f_open(&file, FileName, FA_READ);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    // 读取文件内容
    result = f_lseek(&file, 0);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    result = f_read(&file, (void*)DestinationAddress, ByteLength, &BytesRd);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    // 关闭文件
    result = f_close(&file);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    return XST_SUCCESS;
}

int SD_write(char *FileName, char *SourceAddress, unsigned int ByteLength)
{
    FIL file;
    FRESULT result;
    UINT BytesWr;
    
    // 创建文件并打开
    result = f_open(&file, FileName, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    // 写入文件内容
    result = f_lseek(&file, 0);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    result = f_write(&file, (void*)SourceAddress, ByteLength, &BytesWr);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    // 关闭文件
    result = f_close(&file);
    if (result) {
        return XST_FAILURE;
    }
    
    return XST_SUCCESS;
}

 int main()
{
    int ret;

	/*SD card init*/
	SD_init();

    ret = SD_write(FileName, WR_Buf, SD_DATA_LENGTH);
    if (ret == XST_SUCCESS)
    {
        xil_printf("SD CARD written Successfully\r\n");
    }

	/*read sd data*/
	ret = SD_read(FileName, RD_Buf, SD_DATA_LENGTH);
	if(ret == XST_SUCCESS)
	{
		xil_printf("Successfully read the configuration file from the SD card.\n");
	}
	else
	{
		xil_printf("Error read SD card configuration file.\n");
	}
}

PS：查阅资料，总结了xilffs配置中主要标志位使用和设置方法：

enable_exfat：启用exFAT文件系统。exFAT是一种用于大容量存储设备的文件系统，支持文件大小超过4GB。如需要使用exFAT文件系统，将这个标志位设置为1。
enable_multi_partition：启用多分区。如需要在设备上创建多个分区，可以将这个标志位设置为1。
fs_interface：指定文件系统接口。可选的值有XILFFS_IF_PS7_SD_0、XILFFS_IF_PS7_SD_1、XILFFS_IF_PS7_SD_2，分别对应不同的SD卡接口。你需要根据你的系统硬件配置选择适当的接口。
num_logical_vol：指定逻辑卷数量。对于支持多分区的设备，你可以设置这个值来指定分区数量。
read_only：设置文件系统为只读模式。如果你需要保护文件系统免受写入操作的影响，可以将这个标志位设置为1。
set_fs_rpath：设置文件系统的根路径。你可以指定一个字符串作为文件系统的根目录，例如"/mnt/"。
use_lfn：启用长文件名支持。如果你需要支持长文件名（超过8个字符），可以将这个标志位设置为1。
use_mkfs：启用格式化文件系统的功能。如果你希望在初始化文件系统时进行格式化操作，可以将这个标志位设置为1。
use_strfunc：启用字符串处理函数。如果你需要在文件系统中使用字符串处理函数，可以将这个标志位设置为1。
word_access：启用字节访问模式。默认情况下，文件系统使用字节级别的访问模式。如果你需要使用字级别的访问模式，可以将这个标志位设置为1。
ramfs_size：指定RAM文件系统的大小。RAM文件系统是一个基于内存的虚拟文件系统，用于存储临时文件。你可以设置这个值来指定RAM文件系统的大小。